水资源利用课程设计任务书—2015

《水资源利用》课程设计任务书1前言水资源是基础性自然资源，是生态环境的重要组成部分和控制性因素之一，同时又是战略性经济资源，是一个国家或地区生活、生产活动中不可或缺的一种资源。本设计以江苏省某县水资源和社会经济需水情况为背景（部分数据已做修改），要求学生对该地区水资源开发利用情况作出评价，并进行水资源供需平衡分析。设计内容包括水资源评价、需水计算及预测、可供水量计算、水资源供需平衡、对策与建议等。参考文献：（1）董增川，水资源规划与管理，中国水利水电出版社，2008年。（2）梁忠民，钟平安，水文水利计算，中国水利水电出版社，2008年。（3）黄永基，马滇珍，区域水资源供需分析方法，中国水利水电出版社，1990年。（4）全国水资源综合综合规划细则，2002年。《水资源利用》课程设计任务书21设计内容1.1自然地理及经济发展概况一、自然概况评价地区（某县）位于苏北西部，洪泽湖南岸。总面积2492.8km2，耕地面积113.31万亩，其中水田面积70.99万亩，旱地面积42.32万亩。全县水面积428.8km2，陆地水面积133.3km2。该县属季风性湿润气候，夏季高温多雨，秋季气爽天高，冬季干燥寒冷，气象灾害频繁，洪涝汗渍热带风暴齐全。2010年末全县总人口68.34万人，农业人口61.57万人，占总人口的90.1％。2010年工业总产值6.0亿元，比2005年增长219.0％，年递增26.1％。二、水系概况该县境内河流、湖泊属淮河水系，境内河流有淮河和入江水道，淮河全长64.95km2，水面积80多km2；入江水道全长20.5km2，水面积约7.0km2。境内有湖泊8面，总湖泊面积约197.3km2。现有中型水库5座，总库容20160万m3，兴利库容12168万m3，小型水库120座，总库容13681万m3，兴利库容7022万m3。三、水资源供需平衡分区由于水资源供需条件在面上存在一定的差异性，因此，需要划分若干个计算单元。本设计以县境为界，采取以流域水系分区。全县共分7个计算单元，即：仇集大涧片、沿淮河南岸片、沿洪泽湖片、沿入江水道片、铜龙河片、古城大涧片和河西片。各片面积分类情况见表1。表1该县各片面积分类表单位：km2片名总面积陆地面积其中种植类型山区平原水面水田旱地仇集大涧187.6187.611173.82.86.8178.0沿淮南岸282.9246.9136.6105.15.235.7206.0沿洪泽湖717.4663.168.354153.8245.7363.6沿入江道241.2234.11.7216.216.2117.3100.6铜龙河164.8164.832.511121.357.885.7古城大涧263.5263.576.8163.323.460.3179.8河西635.4437.3426.710.6121.4305.3合计2492.82197.3426.91637.1133.3645.01419.0《水资源利用》课程设计任务书31.2水资源总量评价区域水资源供需分析总是要根据一定的雨情、水情或旱情来进行分析计算。目前有两种方法，一种为系列法，即按照雨情、水情或旱情的历史系列逐年来分析计算；另一种方法为代表年法，即区域水资源的供需分析，仅分析计算有代表性的雨情、水情或旱情的几个年份，不必逐年分析计算。为简化分析计算工作量，本次设计采用代表年法进行计算，且以降雨量系列来选择代表年。一、汛期雨量及年降雨量的统计本次设计选用该县水文站、该县气象站和三河闸水文站1978年至2010年的33年雨量资料系列，各雨量站降雨量统计见附表1。统计三站逐年的降雨量和汛期雨量，取三站逐年年降雨量的算术平均值进行频率分析计算。频率分析、适线时要求采用矩法，Cs＝2Cv。二、各种保证率代表年的选择用代表年来分析区域水资源的供需情况，要求所选代表年必须具有比较好的代表性，能够反映区域不同来水情况下的水资源供需情况。同时，代表年选择过程应该把握好年总水量和年水量分配两个环节。根据规范，本次设计需要分析四种年型：（1）现状水平年；（2）平水年（P＝50％）；（3）中等干旱年（P＝75％）；（4）特殊干旱年（P＝95％）。根据上一节分析计算的年降雨量频率曲线，查算出三种不同保证率的年雨量，再从实际系列中挑选出年雨量比较接近的年份，选择对工程偏不利的年份作为代表年。在年雨量接近的情况下，雨量过分集中（汛期雨量偏大）的年份对水资源的存蓄及供给不利，可考虑作为代表年。三、水资源总量分析该县不同代表年的水资源总量包括该代表年产生的当地地表水、过境水和地下水三部分。即总当地地表过境水地下＝＋＋。（一）当地地表水资源根据实际情况，本次设计选取本县和邻近范围内的12个雨量站各代表年的逐日雨量资料和该气象站的蒸发量资料进行计算。针对不同的下垫面，采用不同的方法进行计算：《水资源利用》课程设计任务书4对于水面：R水＝P－E水（1－1）对于旱地，采用《江苏省暴雨洪水图集》中的模型公式：333()iiRPPaCpCC（1－2）式中，P为片面雨量，水面、水田为日雨量，旱地为次降雨量(mm)；Pa为前期影响雨量，由公式,1,()atattPKPP逐日计算而得，其中平原圩区：K＝0.93；Im＝95mm；山丘区：K＝0.90；Im＝75mm。CP、Ci为模型参数，平原圩区：CP=20、Ci=105；山丘区：CP=10、Ci=72。E水为水面蒸发量（mm）。当地地表水资源总量即为水面径流量和旱地径流量之和。为减少计算工作量，本设计中该县各片不同代表年当地地表径流量可直接采用附表2的计算结果。其中，6-9月为汛期，汛期按旬计算，即需将汛期时的径流相加转成相应旬的径流量。其余月份的计算时段单位则为月。（二）过境水1、根据淮阴市水利区划综合平衡后，不计引江水量，分配给该县的淮河、洪泽湖和入江水道50%、75%和95％代表年的水资源量分别为19.2893、20.1091和5.5188亿m3。据推算分配给现状年该县的水量为18.2501亿m3。2、境外汇流量该县县南部的仇集大涧发源于安徽省嘉山县的分水岭水库，经仇集乡流入七里湖，境外集水面积185km2。经推算，仇集大涧片平水年、枯水年和特枯年汇流量分别为5341.0、4073.7、1779.7万m3，其现状水平年境外汇流量为4219.9万m3。仇集大涧片仅考虑境外汇流量。各片年过境水量分配见表2。由于缺少过境水量月分配资料，各片不同代表年过境水量的年内分配参照各片相应代表年的当地地表径流量年内分配比例进行划分。即,,,,,,ijijii当地过境过境当地（1－3）式中，,iW过境为某代表年i过境水量（i代表平水年、一般干旱年或特别枯水《水资源利用》课程设计任务书5年，下同），（万m3）；,,ijW过境为某代表年i第j个月过境水量（万m3）；,iW当地为某代表年i当地地表水资源量（万m3）；,,ijW当地为某代表年i第j个月当地地表水资源量（万m3）。表2该县各片不同代表年过境水量表单位：万m3片名现状水平年平水年枯水年特殊干旱年仇集大涧4219.953414073.71779.7沿淮南岸1868119745205845650沿洪泽湖913119651010061027613沿入江道2360124945260067137铜龙河古城大涧河西48908516935389114788合计186720.9198234205164.756967.7（三）地下水该县地下水储蓄量约26.09亿m3，本次分析的评价量以补给量为算。补给量包括天然补给量、开采补给量和人工补给量三部分。为避免水资源总量的重复计算，补给量只计算天然降雨入渗补给量。大气降雨入渗补给量按下式计算：Wf＝0.1*P*a*F（1－4）式中：Wf――大气降雨入渗补给量，万m3/年；P――年降雨量，mm；a――年降雨入渗系数，本设计山丘区为0.05，平原区为0.1；F――计算区面积，km2。该县各片各代表年型年降雨量情况见表3。表3该县各片代表年型的年降雨量统计表单位：mm片名现状水平年平水年枯水年特殊干旱年仇集大涧922.3989.3898.1624.5沿淮河南岸976.7985.2805.4603.7沿洪泽湖951.91033.4790.7607.8沿入江水道907.51089.4757.7627.4铜龙河960.21033.5814.1641.6古城大涧970.11015.6955.8679.5河西1035.5981.9783.3636.3《水资源利用》课程设计任务书6该县各片不同代表年水资源总量为相应当地地表水、过境水和地下水水量之和。1.3供水工程调查分析一、蓄水工程该县蓄水工程包括中小型水库和塘坝。各片蓄水工程兴利库容见表4。二、提水工程全县共装机295处690台，总容量43410.6千瓦，直接从河湖提水能力达130.14m3/秒。据统计，2010年全县从境外累计提水23583.3万m3。各片提水工程供水情况见表5。三、水井工程据统计，全县可用井68眼，2010年开采量为506.0万m3，其中工业用水231.5万m3，生活用水274.5万m3，各片水井工程供水情况见表6。表4该县各片蓄水工程兴利库容表单位：万m3片名水库塘坝合计仇集大涧532133665沿淮河南岸456277733沿洪泽湖7975241810393沿入江水道89515892484铜龙河393616155551古城大涧47536685421河西64311611804合计19190786127051表5该县提水工程供水情况调查表单位：m3/秒；万m3片名提水能力流量水量2010年提水量仇集大涧0.521639.922.5沿淮河南岸24.276317.11666.8沿洪泽湖32.42102239.79830沿入江水道17.655503.45960铜龙河古城大涧河西55.4174709.46104合计130.14410409.523583.3《水资源利用》课程设计任务书7表6该县水井工程供水情况调查表单位：万m3片名供水能力2010年实际开采量合计工业用水生活用水仇集大涧37.221.4沿淮河南岸243.4111.2沿洪泽湖755.7223.0沿入江水道204.756.1铜龙河155.745.6古城大涧46.65.1河西25043.6合计1693.3506.0231.5274.51.4用水调查分析按照《全国水资源综合规划细则》，需水部门分为生活、生产及生态环境三大类。考虑到实际情况，本次设计仅考虑生活（包括城镇居民生活和农村居民生活）、工业和农业三个用水部门。在各用水部门中，工业用水、城镇居民生活用水和农村居民生活用水受外界来水、降雨和旱情的影响较小，因此，同一水平年不同来水情况下（不同代表年来水）以上部门需水量可假定不变。农业灌溉用水与自然界的气候等因素密切相关，同一水平年，来水丰枯不同，其农业需水量亦不同。本部分需要计算不同来水情况下农业需水量，各片生活、工业和农业需水量之和即为各片总需水量。（一）生活用水生活用水包括两部分：城镇居民生活用水和农村居民生活用水。其计算公式为：iiiWPK（1－5）式中，iW为某水平年城镇或农村生活用水量（万m3）；iP为某水平年人口（万人）；iK为拟定的某水平年人均综合用水定额（m3/人.年）。求出该县年总用水量之后，各片生活用水量分配可参考各片行政面积占该县县行政面积的比例进行分割。由于缺少资料，同时由于生活用水各月相差不大，可取各月相等，即按照下式计算各月生活需水量。汛期各旬生活需水量为月需《水资源利用》课程设计任务书8水量的1/3。,112ijiWW（1－6）式中，iW为预测的某水平年城镇或农村生活用水量（万m3）；,ijW为预测的某水平年第j月城镇或农村生活用水量（万m3）。为了便于计算，本次直接综合两部分的用水定额。2010年城镇居民生活用水定额为130l/（人·日），城镇居民人口按照非农业人计算。农村家庭生活设施水平较低，用水定额取90l/（人·日）。（二）工业用水该县工业需水计算方法采用定额法进行计算，即根据